Scansione 3D con Artec Eva per un monitoraggio all’avanguardia degli animali marini

19/05/2019

Swansea University utilizza la tecnologia di scansione 3D di Artec per creare tag personalizzati per animali marini, per monitorare il loro comportamento per ricerche sulla biologia marina.

Se pensavi che la scansione 3D non c'entrasse molto con l'acqua, ripensaci! Le soluzioni professionali di scansione 3D di Artec sono state utilizzate in un ambizioso progetto di biologia marina, guidato da Lloyd Hopkins, un dottorando di ricerca presso l'Università di Swansea. Anche se gli scanner 3D Artec non sono ancora impermeabili, si sono rivelati una soluzione ideale per catturare con precisione gli abitanti delle profondità marine. Combinando uno scanner portatile Artec Eva 3D con un software CAD professionale, Lloyd e il suo team hanno trovato un approccio innovativo ed efficiente per la creazione di tag personalizzati per molti animali marini.

Il Labs of Animal Movement della Swansea University (SLAM) studia gli animali marini usando una tecnologia di tagging all'avanguardia e le principali tecniche di visualizzazione dei dati. Il loro scopo è capire meglio la vita di questi incredibili animali marini nelle profondità dell'oceano, anche quando scompaiono alla vista. I dati vitali raccolti da questi tag personalizzati, come la velocità e i livelli di attività dell'animale, offrono informazioni dettagliate sui modelli di migrazione delle creature marine e sugli effetti che le temperature degli oceani hanno sul loro comportamento. Collaborando con una serie di altre istituzioni e gruppi, tra cui la King Abdullah University of Science and Technology, il MIT, l'Australian Institute of Marine Science, la Brown University, la Valencia Oceanografic Fundacion, e Ecocean, un'associazione benefica per la ricerca e la conservazione degli squali balena, la ricerca di Lloyd si concentra sullo sviluppo di metodi innovativi per applicare questi tag a vari animali marini in modo non invasivo e di facile utilizzo. Se i tag sono troppo allentati, sono inefficaci e potrebbero anche cadere. Se sono troppo stretti fanno male all'animale.

Non sorprende che l'uso di queste tecnologie sia diventato sempre più popolare negli ultimi anni, non solo per la ricerca sul comportamento animale, ma anche per la conservazione e la gestione. "Lo sviluppo etico delle pratiche e tecniche di tagging è un'importante pietra miliare, ma le nuove tecnologie che ci consentono di quantificare e simulare l'effetto del tag su un animale sono spesso sottoutilizzate o inesplorate", afferma Lloyd.

Per sviluppare un nuovo metodo di applicazione per gli animali marini come squali, delfini e tartarughe, nonché per simulare i suo effetti, era importante ottenere per prima cosa misurazioni precise della forma e della struttura di ciascun animale.

Lloyd era in cerca di una soluzione che avrebbe permesso rapidamente e in tutta sicurezza la scansione 3D delle creature marine. Aveva anche bisogno di un software che potesse offrire a lui e al suo team la libertà e gli strumenti per creare tag personalizzati. Hanno scelto lo scanner 3D più popolare di Artec, Artec Eva, e l'hanno combinato con il software di scansione e post-elaborazione Artec Studio 12. Il rivenditore certificato Artec Gold, Central Scanning Limited, ha fornito la formazione e la consulenza necessarie, assicurando che Lloyd e il suo team potessero sfruttare al meglio le soluzioni di scansione 3D professionali di Artec.

Scansione di una pinna di squalo blu

"Siamo fiduciosi qui che l'uso delle tecniche di scansione 3D sarà ampiamente adottato come standard in futuro per questo tipo di ricerca." Lloyd Hopkins

Lloyd afferma che la scansione 3D è il modo migliore per catturare animali di grandi dimensioni e ottenere dati affidabili che possano essere facilmente esaminati e con cui si possa interagire. Senza l'uso di questa tecnologia, gran parte della fase di sviluppo dovrebbe fare affidamento su dati sparsi e approssimati che potrebbero causare errori in un'applicazione reale.

"Una volta scelta la scansione 3D come metodo, il marchio Artec si è distinto abbastanza rapidamente per la sua usabilità, la sua funzionalità e il suo software straordinariamente potente che ha svolto la maggior parte del lavoro al posto nostro." - Lloyd Hopkins

Per il progetto, Lloyd e il suo team hanno utilizzato lo scanner leggero Artec Eva 3D per acquisire in modo rapido e accurato i dati 3D di animali marini morti e vivi, come squali, tartarughe e delfini, oltre a altre specie di pesci e di granchi.

L'uso dell'Eva ha permesso di ottenere esattamente i dati di misurazione di cui avevano bisogno, scansionando gli animali sia all'interno che all'esterno. Grazie alla batteria portatile Artec 3D, la scansione può avvenire ovunque, anche vicino all'acqua! Ci sono voluti solo pochi giorni per ottenere le informazioni necessarie su diverse specie, l'uso della scansione 3D si è rivelato incredibilmente efficace nel tempo e notevolmente facile, considerando che catturare animali bagnati, lucidi e in movimento sarebbe difficile per la maggior parte degli scanner 3D!

Scansione 3D di una grande tartaruga caretta

Il flusso di lavoro del progetto è stato come segue: in primo luogo, Lloyd e il suo team ottenevano una scansione di alta qualità dell'animale. Nel caso degli squali, delle tartarughe e di un delfino, i loro corpi erano già conservati nell'acquario oceanografico di Valencia . Una delle pinne dello squalo che Lloyd doveva scansionare era piegata, a causa della sua conservazione in un congelatore di piccole dimensioni. Ciò non si è tuttavia rivelato un problema, poiché è stato comunque in grado di catturare una serie di misure della pinna e ricostruire il modello.

Gli altri animali scansionati in 3D, tuttavia, erano vivi e vegeti! Ad esempio, durante l'acquisizione di un delfino vivo, i domatori sono stati in grado di far andare questo animale altamente intelligente a lato della piscina, dove Lloyd ha eseguito scansioni rapide e dettagliate delle sue belle pinne . È stato sufficiente catturare un lato per poi rimetterlo insieme nel software di scansione e post-elaborazione Artec Studio 12.

Dopo la scansione 3D degli animali, la creazione del modello 3D finale di un tag ha comportato i seguenti passaggi:

I dati di scansione sono stati usati per progettare efficacemente il design direttamente attorno all'animale scansionato utilizzando i software Autodesk Meshmixer e Fusion 360 CAD. Utilizzando Autocad Fusion 360, Lloyd ha progettato e costruito il tag attorno alle scansioni e ha ricostruito una pinna dalle misurazioni raccolte. Ha quindi utilizzato Meshmixer per apportare modifiche alla mesh, ad esempio, cancellare le linee di cucitura della scansione e correggere le aree difficili da analizzare come la bocca del delfino.

Il tag progettato per adattarsi all'animale era così pronto per la stampa e per i test nel mondo reale. Il duro lavoro è stato ripagato. Il prodotto finito è stato immediatamente migliore in termini di dimensioni rispetto a quelli creati utilizzando le misure prese a mano.

Lloyd ha dichiarato che le informazioni raccolte tramite la scansione 3D sono molto più affidabili e precise, rispetto a quelle ottenute con i modi tradizionali, a mano; poiché questo tipo di acquisizione di dati richiede molto tempo, lascia spazio a errori e può rendere più difficile capire come queste misurazioni si adattino nello spazio rispetto all'animale. Sebbene si possano usare dei calchi per ottenere la forma completa, può essere fatto solo su creature più piccole o solo su una parte di un animale. Anche il casting richiede molto tempo, poiché è necessario attendere che il calco solidifichi, non certo l'opzione migliore per animali vivi, che non possono rimanere fermi a lungo.

Scansione 3D di un delfino

Lloyd e il suo team hanno ottenuto con successo tutti i dati di cui avevano bisogno in pochissimo tempo. Sebbene la ricerca per il progetto sia ancora in corso, le scansioni 3D degli animali marini, in particolare i dati 3D dei delfini, hanno già attirato l'attenzione di specialisti del settore in Spagna. Colpiti dalle possibilità offerte dalla tecnologia di scansione 3D, gli esperti sostengono che farebbe risparmiare molto tempo nei compiti veterinari quali il monitoraggio della crescita e l'esecuzione di autopsie sugli animali, per le quali sono richieste molte misurazioni dell'animale morto.

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